水素社会に向けた
株式会社
日立製作所
インフラシステム社
産業プラント事業部
プロセスプラント本部
水素事業推進室
2015/8/6
水素社会に向けた
日立の取り組みご紹介
１.
背景（水素を使った技術の事例紹介）
Contents
１.
背景（水素を使った技術の事例紹介）
２.
日立が考える水素社会構想
３.
日立における水素関連技術紹介（ためる、つかう）
４.
まとめ
１.
背景（水素を使った技術の事例紹介）
Contents
１.１
水素を使った技術の例（燃料電池自動車）
燃料電池車
自動車メーカ
発売時期
TOYOTA
2014/12
HONDA
2016/3
(15年度中)
NISSAN
2017
2025年：2,000,000台
目標普及台数
NISSAN
2017
HYUNDAI
2013/2
2015/2 CANADA
出典：燃料電池実用化推進協議会（FCCJ）
１.２
水素を使った技術の例（家庭用燃料電池）
都市ガス
改
質
水素
燃料
ｲﾝﾊﾞｰﾀ
直流
交流
空気(酸素)
2014/9に10万台を突破
2020年までに140万台、2030年までに530万台に普及拡大を目標
家庭用燃料電池
都市ガス
ＬＰガス
水
質
器
水素
燃料
電池
熱交換器
ｲﾝﾊﾞｰﾀ
湯
直流
電気
交流
電気
熱
貯湯
タンク
湯
１.３
水素を使った技術の例（水素ステーション）
水素ステーション
2015年：全国100か所
2025年：全国1000か所
2015年：全国100か所
2025年：全国1000か所
「燃料電池自動車の国内市場導入と
水素供給インフラ整備に関する共同声明」
（敬称略）
トヨタ、日産、ホンダ
JX日鉱日石エネルギー、出光、昭和シェル、コスモ石油
東京ガス、大阪ガス、東邦ガス、西部ガス
岩谷産業、大陽日酸
「燃料電池自動車の国内市場導入と
水素供給インフラ整備に関する共同声明」
（敬称略）
トヨタ、日産、ホンダ
JX日鉱日石エネルギー、出光、昭和シェル、コスモ石油
東京ガス、大阪ガス、東邦ガス、西部ガス
岩谷産業、大陽日酸
２.
日立が考える水素社会構想
Contents
２.１
地産地消の社会システムとは
日立が考える
“地産地消の循環型エネルギー活用”による地域社会システム構想
エネルギー問題の解消、低炭素社会実現、産業育成に向けて「地産
地産
地産
地産エネルギー
エネルギー
エネルギー
エネルギー」、「地域産業
地域産業
地域産業
地域産業との
との
との
との融合
融合
融合
融合」により、環
境に優しい社会システムを形成する。
また、「都市機能
都市機能
都市機能」と「緑豊
都市機能
緑豊
緑豊かな
緑豊
かな
かな景観
かな
景観
景観
景観」を守り・育み、安心・安全な活気ある未来の生活を築いていく。
街づくり要素
街づくり要素
地域の強みを活かしたシステムをご提案
地域の強みを活かしたシステムをご提案
支出抑制
支出抑制
支出抑制
支出抑制
地域
地域
活性化
活性化
地域
地域
活性化
活性化
産業創出
産業創出
雇用創出
雇用創出
産業創出
産業創出
雇用創出
雇用創出
ＣＯ
ＣＯ
2
2
抑制
抑制
環境保全
環境保全
ＣＯ
ＣＯ
2
2
抑制
抑制
環境保全
環境保全
２.２
日立の水素事業推進体勢
風力・太陽光
風力・太陽光
風力・太陽光
風力・太陽光
発電事業部門
発電事業部門
発電事業部門
発電事業部門
再生可能エネルギーを利用した発電
ＥＭＳ
水素ｴﾈﾙｷﾞｰ利活用事業部門
水素ｴﾈﾙｷﾞｰ利活用事業部門
水素ｴﾈﾙｷﾞｰ利活用事業部門
水素ｴﾈﾙｷﾞｰ利活用事業部門
水素ｷｬﾘｱを活用した水素貯蔵技術
ｷｬﾘｱからの脱水素技術
大規模水素出荷設備部門
大規模水素出荷設備部門
大規模水素出荷設備部門
大規模水素出荷設備部門
水素ステーション技術
ＥＭＳ
２.３
CO
２
フリーバリューチェーン「水素社会」全体像
風力発電
電力系統
水素
水素添加
反応器
水電解
装置
MCH
トルエン
輸送
輸送
脱水素
反応器
MCH
トルエン
水素混合
ﾃﾞｨｰｾﾞﾙ
ｴﾝｼﾞﾝ発電機
電力
熱
系統へ
排気熱
PCS①
PCS②
電気グリッド
電気グリッド
電気グリッド
電気グリッド
水素グリッド（「ためる」技術）
水素グリッド（「ためる」技術）
水素グリッド（「ためる」技術）
水素グリッド（「ためる」技術）
太陽光発電
水素
圧縮機
高圧
水素
45MPa蓄圧器
ﾃﾞｨｽﾍﾟﾝｻ
高圧
水素
70MPa蓄圧器
水素ローリー
20～40MPa
ﾃﾞｨｽﾍﾟﾝｻ
水素
圧縮機
輸送
FCV
電力
熱
蓄電池
燃料電池
水素高純度
化設備
水素グリッド（「つかう」技術）
水素グリッド（「つかう」技術）
水素グリッド（「つかう」技術）
水素グリッド（「つかう」技術）
PCS ： Power Conditioning System MCH ：Methylcyclohexane
３.
日立における水素関連技術紹介（ためる）
Contents
３.１
水素の貯蔵・輸送技術
水素
水素
水素
水素の
の
の
の
貯蔵
貯蔵
貯蔵
貯蔵・
・
・
・輸送技術
輸送技術
輸送技術
輸送技術
説明
説明
説明
説明
特徴
特徴
特徴
特徴
液体水素
圧縮＆極低温化
(-263
℃
)
により水素ガスを液化させ
る
・圧縮工程や低温輸送に必要な
電力で水素エネルギーの
30
～
40
％を消費
高圧水素
水素ガスに
250-700
気圧
の圧力をかける
・圧縮に必要な電力は水素エネ
ルギーの
10
～
15
％
・ガソリンと同じ熱量に相当する
・ガソリンと同じ熱量に相当する
体積はガソリンの約４～５倍
水素吸蔵合金
パラジウム、白金、ニッケ
ル、チタン、鉄などに水素
を金属水素化物として吸蔵
させる
・金属水素化物に対する水素の
重量は１～３％
有機ハイドライド
ベンゼンやナフタレンなど
と水素を化学反応させて高
密度貯蔵
・重量水素含有率、体積水素含
有率が高く水素の貯蔵運搬性能
が高い
出典：「水素エネルギーがわかる本」（オーム社）
50.0
100.0
200.0
体積貯蔵密度
[
k
g
-H
2
/
m
3
]
高圧解離型水素吸蔵合金
ハイブリッドタンク(35MPa)
GM社FCV
液体水素
ＭＣＨ
ＭＣＨ
ＭＣＨ
ＭＣＨ
シクロヘキサン
デカリン
３.２
重量貯蔵密度・体積貯蔵密度
ＮＨ３（毒物）
コンパクトに
水素抽出温度が高く不
経済、発ガン性あり
昇華性あり（常温で固
体）、扱いづらい
水素密度がMCH
の3倍だが、
毒性強い
0.5
1.0
2.0
5.0
10.0
20.0
5.0
10.0
20.0
重量貯蔵密度[ｗｔ％]
体積貯蔵密度
ハイブリッドタンク(35MPa)
1wt％
3wt％
水素吸蔵合金
圧縮水素
圧縮水素
圧縮水素
圧縮水素
35MPa
70MPa
コンパクトに
大容量を
備蓄可能
※
水素を貯蔵する場合の容器を含めた重量と外容積による貯蔵効率を車載用容器システムの値から換算してプロット
※
昇華性：固体⇔気体（液体を経ない）
３.３
MCHの特徴
エネルギー備蓄・回生原理
エネルギー備蓄・回生原理
エネルギー備蓄・回生原理
エネルギー備蓄・回生原理
触媒
CH
3
CH
3
＋
＋
＋
＋
3 H
3 H
3 H
3 H
2
2
2
2
備蓄
有機ハイドライドの中で、メチルシクロヘキサン
(MCH)⇔トルエン(TOL)系が
常温・常圧液体で取り扱い可能。ガソリン同様の第四類第一石油類に分類
水素を媒体として、エネルギ貯蔵可能な反応系
＋
＋
＋
＋
3 H
3 H
3 H
3 H
2
2
2
2
メチルシクロヘキサン
ＭＣＨ
トルエン
特３号軽油
ガソリン
留出温度
（℃）
凝固点
（℃）
１００．４
１１０．６
１７５～
１７～２２０
－１２６
－９５
－３７．５
－４０
メチルシクロヘキサン
（ＭＣＨ）
(C7H14)
トルエン
(C7H8)
回生
３.４
日立開発触媒を用いた反応系
Hydrogenetion
P
re
s
s
u
e
r(
M
p
a
)
触媒表面の物性最適化により、温度・圧力条件によって脱水素反応と
水素添加反応のいずれにも対応可能な触媒材料を開発
De
ｈ
ydrogenetion
Temperture(
℃
)
P
re
s
s
u
e
r(
M
p
a
)
高圧ガス保安法の規制（0.2MPa未満）以下での使用
３.５
水素貯蔵方式まとめ
水素貯蔵方式
大量
輸送
長距離
輸送
インフラ
整備
車載
高圧水素
△
○
×
◎
液化水素
◎
△
×
△
有機ハイドライドは既存の輸送インフラ
（石油向けタンカー、タンクローリーなど）を利用できる
水素吸蔵合金
×
×
×
△
有機ハイドライド
○
○
◎
○
出典：「水素エネルギーがわかる本」（オーム社）
３.６
MCH利用エネルギー備蓄システムの概要
（２）エネルギー備蓄機能
水素とトルエンからメチルシクロヘキサン（MCH）
を生成・備蓄
（３）エネルギー回収機能
MCHから水素を取り出し水素利用発電
装置等に供給、トルエンは再利用可能
CHES:Carbon-Hydride
Energy Storage system
有機ハイドライド利用エネルギー備蓄システム
安心・安全な大容量/長期水素エネルギー備蓄を実現
（１）水素生成機能
（４）電・熱エネルギー供給機能
３.７
MCH活用実証事例紹介（１）
南極観測船（砕氷艦）
「しらせ」
出典：海上自衛隊ホームページ
（http://www.mod.go.jp/msdf/formal/gallery/ships/agb/shirase/5003.html）
出典：国立極地研究所ホームページ
http://www.nipr.ac.jp/jare/research/index.html
３.８
MCH活用実証事例紹介（１）
燃料使用量
最大輸送量
太陽光
太陽光
風力
風力
「しらせ」の積荷の６０％が
「しらせ」の積荷の６０％が燃料
燃料
輸送量
輸送量はほぼ限界
はほぼ限界
昭和
昭和
昭和
昭和基地
基地
基地
基地のエネルギー
のエネルギー
のエネルギー
のエネルギー事情
事情
事情
事情
０
燃料使用量
現状
将来
低燃費化
ヒートポンプなど
低燃費化
ヒートポンプなど
自給型自然エネルギー利用、省エネルギー化が急務
再生可能エネルギー等の余剰電力を用いＭＣＨとして備蓄
水素混合エンジン発電機で電力供給し、燃料輸送量削減をめざす
３.９
MCH活用実証事例紹介（１）
極地研殿（秋田県にかほ高原）における実証実験（
極地研殿（秋田県にかほ高原）における実証実験（201
201１年度）
１年度）
３.１０
MCH活用実証事例紹介（１）
風力発電機
トルエン
トルエンタンク
トルエンタンク
トルエンタンク
トルエンタンク
MCH
軽油
備
備
備
備
蓄
蓄
蓄
蓄
回
回
回
回
収
収
収
収
電力
電力
電力
電力
熱
熱
熱
熱
水素生成
水素生成
水素生成
水素生成
水電解
水電解
水電解
水電解
装置
装置
装置
装置
水
水
水
水タンク
タンク
タンク
タンク
ＭＣＨ
ＭＣＨタンク
ＭＣＨ
ＭＣＨ
タンク
タンク
タンク
水素混合
水素混合
水素混合
水素混合
ディーゼル
ディーゼル
ディーゼル
ディーゼル
発電機
発電機
発電機
発電機
水素
水素
水素
添加
水素
分離
※
※
※
※ｘ
ｘ
ｘ
ｘ EMS
EMS
EMS
EMS
熱電併給
熱電併給
熱電併給
熱電併給
①
②
③
④
⑤
①
②
③
④
⑤
３.１１
MCH活用実証事例紹介（２）
産業技術総合研究所
福島再生可能エネルギー研究所(FREA)
敷地面積：計55,000m2
定格300kW
研究本館
実証フィールド（約25,000m2）
画像出典：産業技術総合研究所ホームページより(https://www.aist.go.jp/)
定格500kW
３.１２
MCH活用実証事例紹介（２）
トルエン反応塔
トルエン反応塔
制御盤
制御盤
MCH
MCH反応塔
反応塔
吸収式冷凍機
吸収式冷凍機
産総研殿向け
水素発電システム
水素コジェネエンジン
電力：60kW,熱：35kW
電気分解装置
電気分解装置
地下タンク
地下タンク
エンジン発電機
エンジン発電機
クーリングタワー
クーリングタワー
各種タンク類
各種タンク類
☞
産総研
福島再生可能ｴﾈﾙｷﾞｰ研究所に設置
☞
201４年3月納入
実証設備レイアウト
電解槽：150kW
貯蔵タンク
トルエン,MCH
各２０ｋL
３.１３
MCH活用実証事例紹介（３）
環境省殿が平成22年度より６ヵ年計画で実施している｢浮
体式洋上風力発電実証事業」の一環として、平成25年度に
設置した2MWの商用スケール機の実証の一環。
離島の自立・分散型エネルギー社会の構築に向け、運転
時に発生する余剰電力を水素に変換し・貯蔵し、離島のエ
ネルギーとして利活用する技術を実証する。
：日立担当範囲
(戸田建設殿ベンダーとして設備を納入)
MCH：メチルシクロヘキサン、LPG：プロパンガス、FCV：水素自動車
３．１４
MCH活用実証事例紹介（３）
椛島設備(備蓄側設備)概要
水素製造
設備
MCH製造
設備
３.１５
MCH活用実証事例紹介（３）
福江島設備(利用側設備)概要
水素利用
設備
水素回収
設備
３.
日立における水素関連技術紹介（つかう）
Contents
３.１６
水素ステーションへの適用（構成機器）
水素ステーションガス圧縮機
項目
仕様
吸入圧力
0.6 MPaG
吐出圧力
80～100MPaG
容量
100～340 Nm3/h
・新エネルギー・産業技術総合開発機構からの委託開発品
・新エネルギー・産業技術総合開発機構からの委託開発品
・新エネルギー・産業技術総合開発機構からの委託開発品
・新エネルギー・産業技術総合開発機構からの委託開発品
・高圧ガス一般則
・高圧ガス一般則
・高圧ガス一般則
・高圧ガス一般則
改訂第
改訂第7
改訂第
改訂第
7
7
7条の
条の3
条の
条の
3
3
3 対応形圧縮機
対応形圧縮機
対応形圧縮機
対応形圧縮機
・排出ガス精度：
・排出ガス精度：
・排出ガス精度：
・排出ガス精度：ISO 14687
ISO 14687
ISO 14687
ISO 14687-
-
-2
-
2
2
2 準拠
準拠
準拠
準拠
・据付寸法
・据付寸法
・据付寸法
・据付寸法
(12ft
(12ft
(12ft
(12ftｺﾝﾃﾅｻｲｽﾞ
ｺﾝﾃﾅｻｲｽﾞ
ｺﾝﾃﾅｻｲｽﾞ
ｺﾝﾃﾅｻｲｽﾞ) L3715*W2500*H3740 (mm)
) L3715*W2500*H3740 (mm)
) L3715*W2500*H3740 (mm)
) L3715*W2500*H3740 (mm)
水素ディスペンサー
騒音値
64 dB(A) (機側1m)
項目
仕様
最高充填圧力
７０ＭＰａ
(各1ノズル)
流速計
コリオリ質量流量計
計量範囲
0.1～3.6
kg/min
計量精度
±1.5%
充填台数
70 Mpa
対応車台
表示内容
①充填量
：6ケタ表示
(単位：0.01m3)
②充填圧力：3ケタ表示
(単位：0.1 Mpa)
電気機器構造
防爆構造
(耐圧防爆構造
または
本質安全防爆構造)
・高精度な計量：コリオリ式質量流量計
・高精度な計量：コリオリ式質量流量計
・高精度な計量：コリオリ式質量流量計
・高精度な計量：コリオリ式質量流量計
・各種安全機能：過充填防止機構、緊急離脱カプラ等
・各種安全機能：過充填防止機構、緊急離脱カプラ等
・各種安全機能：過充填防止機構、緊急離脱カプラ等
・各種安全機能：過充填防止機構、緊急離脱カプラ等
３.１７
水素ステーションへの適用（関連設備）
水素ステーション
ディスペンサ
石油精製装置
蓄圧器
水素タンクローリ車
副生H
2高圧H
245MPa
水素
水素
水素
水素圧縮機
製油所内出荷設備
JX日鉱日石エネルギー殿ご提供資料
水素ローリー
２０～４０MPa
水素ステーション
圧縮機
圧縮機
圧縮機
圧縮機
蓄圧器
蓄圧器
蓄圧器
蓄圧器
充填機
充填機
充填機
充填機
水素製造
水素製造
水素製造
水素製造
水素精製
水素精製
水素精製
水素精製
FCV
FCV
FCV
FCV
原材料：
都市ガス、ナフサ、
水等
７０MPa
３.１８
水素ステーションへの適用（高圧水素出荷設備）
JX日鉱日石エネルギー殿ご提供資料
蓄圧器
蓄圧器
蓄圧器
蓄圧器
水素充填機
水素充填機
水素充填機
水素充填機
トレーラー充填場
トレーラー充填場
トレーラー充填場
トレーラー充填場
水素
（高純度）
45MPa級
圧縮機
45MPa蓄圧器(4m
3
)
×2基
水素充填機
(1500m
3
/h)
高圧水素トレーラ
（1,500m
3
×2バンク）
リサイクルライン(水素源として繰返し利用)
３.１９
水素ステーションへの適用
水素充填機
水素充填機
水素充填機
水素充填機
Hydrogen Dispenser Hydrogen Dispenser Hydrogen Dispenser Hydrogen Dispenserカードル
カードル
カードル
カードル室
室
室
室
Curdle Room Curdle Room Curdle Room Curdle Room電気計装室
電気計装室
電気計装室
電気計装室
Electrical Electrical ElectricalElectrical InstInstInstInstrumerumerumerumenntntntataatattiotioioionnnnRoomRoomRoomRoom
貯水槽
貯水槽
貯水槽
貯水槽
Water Tank Water TankWater Tank Water Tank
45MPa
JX日鉱日石エネルギー殿ご提供資料
65m
65m
65m
65m
32m
32m
32m
32m
トレーラー
トレーラー
トレーラー
トレーラー置場
置場
置場
置場
Trailer Yard Trailer Yard Trailer Yard Trailer Yard蓄圧器
蓄圧器
蓄圧器
蓄圧器
Accumulator Unit Accumulator Unit Accumulator Unit Accumulator Unit機械室
機械室
機械室
機械室
Machine Room Machine Room Machine Room Machine Room大型水素圧縮機
大型水素圧縮機
大型水素圧縮機
大型水素圧縮機
Contents
４.
まとめ
４.
まとめ
４.１
地産地消の社会システムとは
日立が考える
“地産地消の循環型エネルギー活用”による地域社会システム構想
エネルギー問題の解消、低炭素社会実現、産業育成に向けて「地産
地産
地産
地産エネルギー
エネルギー
エネルギー
エネルギー」、「地域産業
地域産業
地域産業
地域産業との
との
との
との融合
融合
融合
融合」により、環
境に優しい社会システムを形成する。
また、「都市機能
都市機能
都市機能」と「緑豊
都市機能
緑豊
緑豊
緑豊かな
かな
かな景観
かな
景観
景観
景観」を守り・育み、安心・安全な活気ある未来の生活を築いていく。
街づくり要素
街づくり要素
地域の強みを活かしたシステムをご提案
地域の強みを活かしたシステムをご提案
支出抑制
支出抑制
支出抑制
支出抑制
地域
地域
活性化
活性化
地域
地域
活性化
活性化
産業創出
産業創出
雇用創出
雇用創出
産業創出
産業創出
雇用創出
雇用創出
ＣＯ
ＣＯ
２
２
抑制
抑制
環境保全
環境保全
ＣＯ
ＣＯ
２
２
抑制
抑制
環境保全
環境保全
４.２
日立の水素社会ソリューション構想
水素エネルギーのサプライチェーンをトータルサポートし
電力グリッド・熱グリッドと連携することで安定なエネルギー社会を実現
既存インフラの活用による
水素エネルギーの大量貯蔵・輸送
自然エネルギーや副生水素による
水素エネルギー製造管理
供給（エネルギー供給事業者）
供給（エネルギー供給事業者）
●自然エネルギーの発電予測
●副生水素の発生量予測
●水素製造計画
●備蓄管理
●ガソリン用タンクローリーでの輸送
常温・常圧での水素輸送技術（MCH）
●水素ステーション監視
多拠点管理
製造
製造
貯蔵
輸送
貯蔵
輸送
供給と需要の
リアルタイムな連動
対象に適したＥＭＳの提供で
電力・熱・水素利用の最適化
需要（街区管理者、需要家）
需要（街区管理者、需要家）
●備蓄管理
多拠点管理
●水素ガスパイプラインでの輸送
都市ガス供給監視システムの応用
（流量・圧力・貯蔵）
●街区向けＥＭＳ（ＡＥＭＳ）の提供
●工場向けＥＭＳ（ＦＥＭＳ）の提供
●ビル向けＥＭＳ（ＢＥＭＳ）の提供
●エネルギー供給事業者と街区管理者、
需要家との連携
●エネルギー使用傾向分析
●エネルギー需要予測
●水素版ダイナミックプライシング
●水素版デマンドレスポンス
ＭＣＨ ： Methylcyclohexane（メチルシクロヘキサン；有機ハイドライドの一種）ＡＥＭＳ： AreaEnergy Management System （エリアエネルギー管理システム）
ＦＥＭＳ： Factory Energy Management System （工場エネルギー管理システム）
ＢＥＭＳ： Building Energy Management System （ビルエネルギー管理システム）
製造
製造
輸送
輸送
利用
利用
４.３
水素未来社会を実現する｢EMilia｣
街区・建物単位で
エネルギーと設備の統括管理サービス
これまで培ってきた日立グループの
エネルギー管理・設備管理の
ＥＭｉｌｉａ
ＥＭｉｌｉａ
ＥＭｉｌｉａ
ＥＭｉｌｉａの
の
の
の特徴
特徴
特徴
特徴
エミリア
エネルギー管理・設備管理の
技術や経験・ノウハウをパッケージ化
様々な対象（街区、建物）に合わせた
エネルギー管理システム（ＥＭＳ）を提供
多様な設備やシステム、拠点をつなぎ、
省ＣＯ２、省エネ、設備監視、
業務効率向上、およびＤＣＰを実現
ＥＭｉｌｉａ
は
水素未来社会の実現に
貢献します
４.４
Emiliaの概要
■
ＥＭｉｌｉａは供給サイドから需要サイドまで、水素未来社会構築に必要なサービスを提供
AEMS
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エリア エリアエリア エリア （（（（街区街区街区）街区））） エネルギー需給管理供給エネルギーと消費エネルギーを統括管理し、
需給バランスを最適化
ＥＭｉｌｉａネットワーク
１２：００ ０６：００ ００：００ １８：００ ２４：００風力発電
kW timeエネルギーの需給予測
予測と実績から運転計画立案
余剰
余剰
ネットワーク ネットワークネットワーク ネットワーク 安定でセキュアな通信回線 業務施設 水素ｽﾃｰｼｮﾝ 集合住宅/ 戸建住宅 工場 物流倉庫BEMS
MEMS
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HEMS
FEMS
需要 需要需要 需要サイドサイドサイドサイド 建物のエネルギー管理 （設備管理） 再生可能エネルギー 管理システム 風力発電 太陽光発電 供給 供給供給 供給サイドサイドサイドサイド 発電電力管理
